(57)【要約】  本発明は、少なくとも第１の熱交換器ブロック（１０ａ）と第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）とを備えるプレート式熱交換器（１００）であって、各熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）は、互いに対して平行に配置された複数の分離プレート（４）を有していて、該分離プレート（４）は、熱交換に関与する流体のための多数の熱交換通路（１）を形成し、熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）は、外方に向かってカバープレート（５ａ，５ｂ）により画定されていて、第１の熱交換器ブロック（１０ａ）の第１のカバープレート（５ａ）が、第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）の、対峙する第２のカバープレート（５ｂ）に取り付けられている、プレート式熱交換器（１００）に関する。この場合、本発明によれば、第１のカバープレート（５ａ）に、長手方向に延びる少なくとも１つの第１の成形部材（１１）が取り付けられており、第２のカバープレート（５ｂ）に、長手方向にかつ少なくとも１つの第１の成形部材（１１）に対して平行に延びる少なくとも１つの第２の成形部材（１２）が取り付けられており、これにより、両成形部材（１１，１２）が、カバープレート（５ａ，５ｂ）に対して平行に延びる方向（Ｒ）で互いに対峙しており、両成形部材の間に、中間室（１５）が存在しており、該中間室（１５）内に、長手方向に延びるエレメント（１３）が両成形部材（１１，１２）に摩擦結合式に配置されており、これにより両カバープレート（５ａ，５ｂ）、ひいては両熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）が、互いに取り付けられており、長手方向に延びるエレメント（１３）が中空成形部材として形成されている。本発明はさらに対応する方法に関する。
2019510189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の熱交換器ブロック（１０ａ）と第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）とを備えるプレート式熱交換器（１００）であって、各熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）は、互いに対して平行に配置された複数の分離プレート（４）を有していて、該分離プレート（４）は、熱交換に関与する流体のための多数の熱交換通路（１）を形成しており、前記熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）は、外方に向かってカバープレート（５ａ，５ｂ）により画定されていて、前記第１の熱交換器ブロック（１０ａ）の第１のカバープレート（５ａ）が、前記第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）の、対峙する第２のカバープレート（５ｂ）に取り付けられている、プレート式熱交換器（１００）において、
前記第１のカバープレート（５ａ）に、長手方向に延びる少なくとも１つの第１の成形部材（１１）が取り付けられており、前記第２のカバープレート（５ｂ）に、長手方向にかつ前記少なくとも１つの第１の成形部材（１１）に対して平行に延びる少なくとも１つの第２の成形部材（１２）が取り付けられており、これにより、前記両成形部材（１１，１２）が、前記カバープレート（５ａ，５ｂ）に対して平行に延びる方向（Ｒ）で互いに対峙しており、前記両成形部材の間に、中間室（１５）が存在しており、該中間室（１５）内に、長手方向に延びるエレメント（１３）が前記両成形部材（１１，１２）に対して摩擦結合式に配置されており、これにより前記両カバープレート（５ａ，５ｂ）、ひいては前記両熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）が、互いに取り付けられており、長手方向に延びる前記エレメント（１３）が中空成形部材として形成されていることを特徴とする、プレート式熱交換器（１００）。
【請求項２】
長手方向に延びる前記エレメント（１３）が、前記第１の成形部材（１１）の切欠き（１１０）内にも前記第２の成形部材（１２）の切欠き（１２０）内にも係合し、前記両切欠き（１２０）が、前記中間室（１５）のそれぞれ１つの領域を形成し、前記方向（Ｒ）で互いに対峙し、かつ互いに面している、請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
長手方向に延びる前記エレメント（１３）が、前記両切欠き内に摩擦結合式かつ形状結合式に配置されている、請求項１または２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記切欠き（１１０，１２０）が、横断面において凹状のキャビティとして、特に横断面において半円形のキャビティとして形成されているか、または前記切欠き（１１０，１２０）が、横断面において三角形のキャビティとして形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記摩擦結合部、または摩擦兼形状結合部を形成するために、前記中間室（１５）内に配置された長手方向に延びる前記エレメント（１３）の横断面が、長手方向に延びる前記エレメント（１３）の変形により拡張されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
少なくとも１つの前記第１の成形部材（１１）が、前記第１のカバープレート（５ａ）にブレージングされているか、または溶接されている、かつ／または少なくとも１つの前記第２の成形部材（１２）が、前記第２のカバープレート（５ｂ）にブレージングされているか、または溶接されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
少なくとも第１の熱交換器ブロック（１０ａ）と第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）から成るプレート式熱交換器（１００）を製造する方法であって、各熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）が、互いに対して平行に配置された複数の分離プレート（４）を有しており、該分離プレート（４）が、熱交換に関与する流体のための多数の熱交換通路（１）を形成しており、前記熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）が、外方に向かってカバープレート（５ａ，５ｂ）により画定されており、前記第１の熱交換器ブロック（１０ａ）の第１のカバープレート（５ａ）に、長手方向に延びる少なくとも１つの第１の成形部材（１１）を取り付け、前記第２の熱交換器ブロック（１０ｂ）の第２のカバープレート（５ｂ）に、少なくとも１つの第２の成形部材（１２）を取り付け、前記両成形部材（１１，１２）が前記両カバープレート（５ａ，５ｂ）に対して平行に延びる方向で互いに対峙しているように、前記両カバープレート（５ａ，５ｂ）を互いに対峙して配置し、前記両成形部材（１１，１２）の間に、中間室（１５）が存在しており、該中間室（１５）内に、長手方向に延びるエレメント（１３）を、前記両成形部材（１１，１２）に対して摩擦結合式に配置し、前記両カバープレート（５ａ，５ｂ）、ひいては前記両熱交換器ブロック（１０ａ，１０ｂ）を互いに取り付け、長手方向に延びる前記エレメント（１３）が、中空成形部材として形成されていることを特徴とする、プレート式熱交換器を製造する方法。
【請求項８】
前記第１の成形部材（１１）の切欠き（１１０）と前記第２の成形部材（１２）の切欠き（１２０）内に係合するように、長手方向に延びる前記エレメントを前記中間室（１５）内に配置し、前記両切欠きが、前記方向（Ｒ）に沿って互いに対峙し、かつ互いに面している、請求項７記載の方法。
【請求項９】
長手方向に延びる前記エレメント（１３）を、前記両切欠き（１１０，１２０）内に摩擦結合式かつ形状結合式に配置する、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記切欠き（１１０，１２０）が、横断面において凹状のキャビティとして、特に横断面において半円形のキャビティとして形成されているか、または前記切欠き（１１０，１２０）が、横断面において三角形のキャビティとして形成されている、請求項７から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
長手方向に延びる前記エレメント（１３）を、前記中間室（１５）内に配置し、次いで前記エレメント（１３）の横断面（Ｄ）を、前記摩擦結合部または前記摩擦兼形状結合部を形成するために、変形によって拡張する、請求項７から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
長手方向に延びる前記エレメント（１３）の横断面を、液圧力により拡張する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の成形部材（１１）を、前記第１のカバープレート（５ａ）にブレージングするか、または溶接し、かつ／または前記第２の成形部材（１２）を、前記第２のカバープレート（５ｂ）にブレージングするか、または溶接する、請求項７から１２までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート式熱交換器ならびにこのようなプレート式熱交換器を製造する方法に関する。
【０００２】
プレート式熱交換器、特にアルミニウムから成るろう接されたプレート式熱交換器の製造時に、配管された比較的大きなユニットを形成し、配管時の手間およびコストを削減するために、しばしばモジュール構造形式が選択される。このためには、２つ以上の熱交換器ブロック（モジュール）が、たとえば結合層を用いて結合されて、より大きなユニット、つまり製造すべきプレート式熱交換器を形成する。２つのブロックの間で縁部に１つの金属薄板ストリップを挿入し、この金属薄板ストリップをブロックに溶接することによって、ブロックは互いに結合される。したがって溶接シームは、ブロックの外側の縁部に沿って延びている。これによりブロックもしくはモジュールは、ブロックの外側の縁部のみでも互いに結合されている。この場合、結合部は縁部において環状に延びて形成されていてもよいが、縁部に沿った結合部の中断箇所を有していてもよい。
【０００３】
機械的な観点から、モジュール結合部は、外縁部においてのみ形成され、しばしば中断箇所をも有しているがために、幾何学的な不連続性を成している。過去には、散発的に、まさにこの箇所において形成される損傷が観察されている。なぜならば、モジュール結合部が、応力集中部を成すからである。プレート式熱交換器の温度経過により、熱変形が生じる。モジュール結合部は、隣り合うモジュールもしくはブロック間における変形妨害部および熱的なバリアを成す。これにより、機械的な拘束応力が発生し、この拘束応力はモジュール結合部における不連続性によりさらに増強される。
【０００４】
このことを起点として、本発明の根底を成す課題は、上述の問題を減じるプレート式熱交換器ならびにプレート式熱交換器を製造する方法を提供することにある。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有するプレート式熱交換器、ならびに請求項７に記載の特徴を有する方法により解決される。本発明の有利な構成は、相応して従属請求項に記載されており、以下に詳しく説明されている。
【０００６】
請求項１によれば、少なくとも第１の熱交換器ブロックと第２の熱交換器ブロックとを備えるプレート式熱交換器が開示される。各熱交換器ブロックは、互いに対して平行に配置された複数の分離プレートを有していて、この分離プレートは、熱交換に関与する流体のための多数の熱交換通路を形成し、熱交換器ブロックは、外方に向かってカバープレートにより画定されていて、第１の熱交換器ブロックの第１のカバープレートが、第２の熱交換器ブロックの、対峙する第２のカバープレートに取り付けられている。この場合、本発明によれば、第１のカバープレートに、長手方向に延びる少なくとも１つの第１の成形部材が取り付けられており、第２のカバープレートに、長手方向に、かつ少なくとも１つの第１の成形部材に対して平行に延びる少なくとも１つの第２の成形部材が取り付けられており、これにより、両成形部材が、両カバープレートに対して平行に延びる方向で互いに対峙しており、両成形部材の間に、中間室が存在しており、この中間室内に、長手方向に延びるエレメントが摩擦結合式に配置されており、これにより両カバープレート、ひいては両熱交換器ブロックが、互いに取り付けられており、特に長手方向に延びるエレメントが中空成形部材として形成されている。
【０００７】
本発明に係るプレート式熱交換器の好適な実施形態によれば、長手方向に延びるエレメントは、第１の成形部材の切欠き内にも、第２の成形部材の切欠き内にも係合し、この場合、両切欠きは、中間室のそれぞれ１つの領域を形成し、上述の方向で互いに対峙し、かつ互いに面している。
【０００８】
しかし、このような切欠きは、上述の摩擦結合部を形成するためには必ずしも必要ではない。したがって、両成形部材は、互いに面した平坦な面を有していてもよい。したがってこの面はいかなる切欠きも形成しない。この場合、ここでは長手方向に延びるエレメントが、両成形部材の互いに面している面に摩擦結合式に、両方の面によって画定される中間室内に配置される。
【０００９】
本発明に係るプレート式熱交換器の別の好適な実施形態によれば、長手方向に延びるエレメントが、摩擦兼形状結合式に両切欠きもしくは中間室内に配置されていることが規定されている。
【００１０】
これにより本発明は、有利には両カバープレートもしくは熱交換器ブロック間の全面的な結合を可能にする。この全面的な結合は、ブロック間の特に良好な熱伝達式の接触を確保するので、ブロック間の温度差は容易に解消され得る。さらに、モジュール間の機械的な結合も達成され、応力集中が和らげられるか、もしくは解消される。
【００１１】
少なくとも１つの第１の成形部材および少なくとも１つの第２の成形部材ならびに長手方向に延びるエレメントは、それぞれ両カバープレートの側面の全長に沿って延びていてよく、これによりカバープレートの全面積が両ブロックの機械的な結合のために使用され得る。この場合、成形部材および長手方向に延びるエレメントは、たとえば鉛直線または水平線に沿って延びていてよい。
【００１２】
特に好適には、本発明の実施形態によれば、摩擦結合部もしくは摩擦兼形状結合部を形成するために、中間室内に配置された長手方向に延びるエレメントの横断面が、長手方向に延びるエレメントの変形により拡張されていることが規定されている。このことは、たとえばプローブが長手方向に延びるエレメント（たとえば中空成形部材）の内室内に導入され、長手方向に延びる各エレメントの横断面もしくは外径が、プローブを介して供給された流体（たとえば水またはオイル）を負荷することによって拡大されることにより、好適には液圧式に行われる。これにより長手方向に延びるエレメントは、それぞれ摩擦結合式にもしくは摩擦兼形状結合式に切欠きおよび／または中間室内に設置される。
【００１３】
（特に液圧式の）拡張の利点は、製造精度（たとえばろう接プロセスに関連するモジュールもしくはブロックの歪み）が補償され得ることにある。これにより、ブロック間で力を伝達することができる摩擦結合部もしくは摩擦兼形状結合部が達成される。さらに、モジュール間の熱伝達式の接触が形成される。これにより、機械的かつ熱的な負荷を伝達することができる均一かつ特に面状の結合が達成される。したがって、モジュールもしくはブロック間の温度差は、均されるか、もしくは解消され、機械的な不連続性は、切欠き効果の解消により緩和される。これにより、比較的大きなユニットが、局所的で機械的な過剰負荷の恐れなしに製造され得る。しばしば損傷の原因でもあった、モジュール結合部の始端部／終端部における、モジュール結合部の従来の形態で発生していた応力集中は、本発明により排除される。なぜならば、モジュールの結合は面状にされ、局所的な応力集中はなくなるからである。これにより熱交換器の運転確実性および故障しにくさ、もしくは寿命は高められる。
【００１４】
原理的には、長手方向に延びるエレメント（たとえば中空成形材）を中間室から引き出すことにより、結合は再び解除可能ですらある。
【００１５】
特に好適には、長手方向に延びるエレメントが、両側に隣接した成形部材の切欠きに対して相補的に、もしくは長手方向に延びるエレメントが導入されている中間室に対して相補的に形成されている少なくとも１つの区分を有していることが規定されている。この場合、長手方向に延びるエレメントは、好適にはその長手方向軸線に沿って、中間室内にギャップを有して導入可能であるので、上述の区分は、切欠き内に位置決め可能である。したがって、長手方向に延びるエレメントが相応して変形される（下記を参照）ことにより、摩擦結合部もしくは摩擦兼形状結合部が形成され得る。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、中間室が横断面で円形または少なくともほぼ円形に形成されていることが規定されている。しかし中間室は、横断面で異なって形成されていてもよい。
【００１７】
この場合、（以下のように）上述の横断面の対応する横断平面は、平行に延びる成形部材ならびに長手方向に延びるエレメントの長手方向軸線もしくは長手方向の延在方向に対して垂直に延びている。
【００１８】
さらに、本発明の実施形態によれば、長手方向に延びるエレメントは、好適には中空成形部材として形成されている。この中空成形部材は、たとえば円形の横断面を有していてよい。
【００１９】
さらに、本発明の実施形態によれば、各第１もしくは第２の成形部材の互いに反対に向けられた両外面は、横断面で凹状に形成されていることが規定されている。したがって、成形部材の両外面は、それぞれ好適には横断面で凹状の、好適には半円形の切欠きもしくはキャビティを規定する。
【００２０】
しかし切欠きは横断面で三角形に構成されていてもよい。
【００２１】
中間室が横断面で円形もしくはほぼ円形である場合、長手方向に延びるエレメントは好適には横断面で相応して円形の中空成形部材である。したがって、中空成形部材は、有利には小さなギャップを伴って中間室もしくは凹状のキャビティとして形成された切欠き内に導入され得る。この場合、上述の摩擦結合部もしくは摩擦兼形状結合部を形成するためには、長手方向に延びるエレメントの、中間室もしくは切欠きに対して相補的な構成に基づいて、管の比較的小さな変形しか必要ではない。
【００２２】
切欠きが横断面で三角形である場合、長手方向に延びるエレメントは、上記の理由からたとえば横断面で相応して形成された四角形の中空成形部材であってよい。
【００２３】
長手方向に延びるエレメントと、対応する中間室もしくは切欠きの別の相補的な対も同様に可能である。
【００２４】
好適には、切欠きもしくはキャビティはそれぞれ、該当する成形部材全体にわたって、該当する成形部材の長手方向の延在方向に、もしくは長手方向軸線の方向に延びている。
【００２５】
さらに、本発明の実施形態によれば、第１の成形部材は、第１のカバープレートにブレージングまたは溶接されている、かつ／または第２の成形部材は、第２のカバープレートにブレージングまたは溶接されていることが規定されている。
【００２６】
さらに本発明の実施形態によれば、第１のカバープレートに、長手方向に延び、かつ互いに対して平行に延びる複数の第１の成形部材が取り付けられていて、第２のカバープレートには、長手方向に延び、かつ互いに対して平行に延びる複数の第２の成形部材が取り付けられているので、上述の方向で、隣り合うそれぞれ２つの第１の成形部材の間には１つの第２の成形部材が配置されていて、各第２の成形部材と、両側で隣り合う第１の成形部材との間には、それぞれ１つの中間室が存在しており、該中間室内には、それぞれ１つの長手方向に延びるエレメントが、隣接する第１の成形部材と、隣接する第２の成形部材に摩擦結合式に配置されているので、両カバープレート、ひいては両熱交換器ブロックは互いに取り付けられていることが規定されている。
【００２７】
好適には、ある実施形態によれば、長手方向に延びる各エレメントが、隣接する第１の成形部材の切欠き内にも、隣接する第２の成形部材の切欠き内にも係合し、この場合、両切欠きは、各中間室のそれぞれ１つの領域を形成し、上述の方向で互いに対して対峙し、かつ互いに面していることが規定されている。
【００２８】
さらに、本発明の実施形態によれば、長手方向に延びる各エレメントは、摩擦兼形状結合式に、対応配置された両切欠き内もしくは中間室内に配置されていることが規定されている。
【００２９】
長手方向に延びる各エレメントおよび対応配置された切欠きもしくは対応配置された中間室も、上述の実施形態のいずれかにより形成されていてよい。
【００３０】
本発明の別の観点によれば、プレート式熱交換器を製造する方法、もしくは少なくとも２つの熱交換器ブロックを結合してこのようなプレート式熱交換器を形成する方法が提案される。
【００３１】
本発明に係る方法は、各熱交換器ブロックが、互いに対して平行に配置された複数の分離プレートを有しており、該分離プレートが、熱交換に関与する流体のための多数の熱交換通路を形成し、熱交換器ブロックが、外方に向かってカバープレートにより画定されており、第１の熱交換器ブロックの第１のカバープレートに、長手方向に延びる少なくとも１つの第１の成形部材を取り付け、第２の熱交換器ブロックの第２のカバープレートに、長手方向に延びる少なくとも１つの第２の成形部材を取り付け、両成形部材が両カバープレートに対して平行に延びる方向で互いに対峙しているように、両カバープレートを互いに対峙するように配置し、両成形部材の間に、中間室が存在しており、該中間室内に、長手方向に延びるエレメントを、両成形部材に摩擦結合式に配置し、これにより両カバープレート、ひいては両熱交換器ブロックを互いに取り付け、特に長手方向に延びるエレメントが、中空成形部材として形成されていることを規定している。
【００３２】
本発明に係る方法の好適な実施形態によれば、長手方向に延びるエレメントが隣接する第１の成形部材の切欠き内に、かつ隣接する第２の成形部材の切欠き内に係合するように、長手方向に延びるエレメントを対応配置された中間室内に配置することが規定されている。
【００３３】
好適には、長手方向に延びるエレメントを摩擦兼形状結合式に対応配置された両切欠き内に配置する。
【００３４】
本発明に係る方法の実施形態によれば、中間室は、横断面で円形もしくはほぼ円形に形成されていることが規定されている。本発明に係る方法の実施形態によれば長手方向に延びるエレメントは、対応して横断面で円形の中空成形部材もしくは管として形成されている（上記参照）。中間室もしくは切欠きならびに管の別の横断面形状も同様に可能である。
【００３５】
さらに、本発明に係る方法の好適な実施形態によれば、成形部材の上述の外面（上記参照）もしくは外面により規定された切欠きが横断面で凹状に形成されているが、好適には横断面で半円形またはほぼ半円形のキャビティとして形成されている。切欠きは、横断面で三角形のキャビティとして形成されていてもよい。切欠きの別の横断面形状も同様に可能である（上記参照）。
【００３６】
本発明の特に好適な実施形態によれば、長手方向に延びるエレメントを対応配置された中間室内にたとえばギャップを有して配置し、次いで横断面で変形により拡張させるので、長手方向のエレメントは摩擦結合式または摩擦兼形状結合式に対応配置された切欠きもしくは対応配置された中間室内に配置される。
【００３７】
特に好適には、長手方向に延びるエレメントは、対応配置された中間室内に配置されるや否や横断面で拡張される。これにより、好適には隣接する（第１および第２の）両成形部材に密接した形状結合部が形成される。好適には、長手方向に延びるエレメントもしくは中空成形部材は、たとえばプローブを中空成形部材の内室に導入し、内室にプローブを介して流体（たとえば水またはオイル）を負荷することによって液圧式に拡張されるので、中空成形部材の外径の上述の拡張もしくは拡大が生じる。流体を負荷することは特に、周囲を取り囲む成形部材とのできるだけ良好な形状結合を達成するために中空成形部材が可塑性に流動するように実施される。
【００３８】
さらに、本発明に係る方法の実施形態によれば、少なくとも１つの第１の成形部材を、第１のカバープレートにブレージングまたは溶接し、かつ／または少なくとも１つの第２の成形部材を第２のカバープレートにブレージングまたは溶接することが規定されている。
【００３９】
さらに、本発明に係る方法の実施形態によれば、第１のカバープレートに、長手方向に延び、互いに対して平行に延びる多数の第１の成形部材を取り付け、第２のカバープレートには、長手方向に延び、かつ互いに対して平行に延びる多数の第２の成形部材を取り付けることが規定されている。この場合、上記方向で隣り合うそれぞれ２つの第１の成形部材の間に１つの第２の成形部材が配置されており、各第２の成形部材と、両側で隣り合う第１の成形部材との間にそれぞれ１つの中間室が存在しているように、両カバープレートを互いに対峙して配置する。中間室内には、それぞれ１つの長手方向に延びるエレメントを隣接する第１の成形部材および隣接する第２の成形部材に摩擦結合式に配置し、これにより両カバープレート、ひいては両熱交換器ブロックは互いに取り付けられている。
【００４０】
好適には、本発明に係る方法の実施形態によればさらに、長手方向に延びる各エレメントは、隣接する第１の成形部材の切欠き内にも、隣接する第２の成形部材の切欠き内にも係合し、両切欠きが、各中間室のそれぞれ１つの領域を形成し、かつ上述の方向で互いに対峙しかつ互いに面していることが規定されている。
【００４１】
さらに、本発明に係る方法の実施形態によれば、長手方向に延びる各エレメントをそれぞれ対応配置された両切欠きもしくはそれぞれ対応配置された中間室内に摩擦兼形状結合式に配置することが規定されている。
【００４２】
長手方向に延びる各エレメントおよび対応配置された切欠きもしくは対応配置された中間室は、上述の１つの実施形態のいずれかにより形成されていてよい。
【００４３】
本発明の別の特徴および利点は、以下に実施例の図面の説明につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第２の成形部材が取り付けられている別の第２のブロックに第１のブロックを結合するための第１の成形部材を備えた第１の熱伝達器ブロックを備える、本発明に係るプレート式熱交換器の部分的な斜視図である。
【図２】第１の成形部材および第２の成形部材ならびに成形部材内に保持された長手方向に延びるエレメントによる、２つのブロックの結合部を示す概略的な部分断面図である。
【図３】２つの熱伝達器ブロックの２つのカバープレート間で形状結合式の結合部を形成するための、２つの成形部材間に配置された管を拡張するためのプローブを示す概略的な断面図である。
【図４】三角形の切欠きを有する第１の成形部材および第２の成形部材を備える本発明に係るプレート式熱交換器を示す詳細図である。
【図５】平坦な側面を有する第１の成形部材および第２の成形部材を備える本発明に係るプレート式熱交換器を示す詳細図である。
【００４５】
図１は、図２に関連して本発明によるプレート式熱交換器１００を示している。このプレート式熱交換器１００は、少なくとも２つの熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂを有している。この場合、図１には、見易さの理由から単に１つのブロック１０ａしか示されていない。第２のブロック１０ｂは、部分的に図示されたカバープレート５ｂにより単に概略的に示唆されている。第２のブロック１０ｂは、たとえば第１のブロック１０ａの形式にしたがって構成されていてよい。
【００４６】
両熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂは、好適にはプレート式熱交換器、好適にはアルミニウムから成るブレージング（硬ろうを用いたろう接）されたプレート式熱交換器である。このような熱交換器は、数多くの装置において種々異なる圧力および温度で使用される。熱交換器は、たとえば、空気の分解または天然ガスの液化時に、またはエチレンを製造する装置において使用される。このようなプレート式熱交換器は、たとえば、「The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufacturers association」ALPEMA、第３版、２０１０年、第５頁に示されかつ説明されている。
【００４７】
両熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂは、それぞれ互いに対して平行に配置された複数の（たとえば分離金属薄板の形式の）分離プレート４を有している。これらの分離プレート４は、互いに熱交換させるべき媒体のための多数の熱交換通路１を形成する。これらの熱交換通路１は、分離プレート４の縁部に整合して取り付けられた縁部条片８（たとえば金属薄板ストリップ、以下ではサイドバー８とも呼ぶ）により外方に向かって閉じられている。熱交換通路１内には、たとえば波形の（たとえば金属薄板の形態の）熱伝達構造体３が配置されている。この熱伝達構造体は、フィン３とも呼ばれる。分離プレート４、フィン３およびサイドバー８は、互いに固く結合されており、これによりコンパクトな熱交換器ブロック１０ａもしくは１０ｂを形成する。両熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂは、外方に向かってそれぞれ（カバー金属薄板の形態の）カバープレート５ａ，５ｂにより外方に向かって画定されている。
【００４８】
熱交換すべき媒体の導入または導出のためには、熱交換通路１の流入開口および流出開口９にわたって、管片６を備える半円筒形のマニホールド７が取り付けられている。この管片６は、導入かつ導出するパイプラインを接続するために役立つ。マニホールド７は、以下ではヘッダ７とも呼ばれる。熱交換通路１の流入および流出開口９は、いわゆる分配ディスクもしくは分配フィン２により形成されている。これらの分配ディスクもしくは分配フィン２は、個別の熱交換通路１内で媒体を均等に分配するために役立つ。媒体は、フィン３および分離プレート４により形成された通路内で熱交換通路１を通って流れる。マニホールド７および管片６は、既に個別のブロック１０ａもしくは１０ｂに取り付けられ得る。択一的には、ある実施形態によれば、ブロック１０ａ，１０ｂが本発明により互いに取り付けられた後にようやく、全てのマニホールドまたは個別のマニホールド７を両ブロック１０ａ，１０ｂに取り付ける可能性もある。この場合、たとえばヘッダ７が、両ブロック１０ａ，１０ｂを超えて延びているか、もしくは両ブロック１０ａ，１０ｂに取り付けられていてよく、これによりブロック１０ａ，１０ｂに媒体を送るか、もしくは媒体を両ブロック１０ａ，１０ｂから導出することができる（このことは図１に破線で示唆されている）。
【００４９】
フィン３は、分離金属薄板４との接触箇所においてろう接されている。これにより、フィン３と分離金属薄板４との間で集中的な熱伝達接触が形成されている。これにより、隣り合った熱交換通路１内を交互に流れる種々異なる媒体間での熱交換が改善される。
【００５０】
ブロック１０ａ，１０ｂは、好適にはアルミニウムから形成されている。この場合、構成部材は、ブレージング（硬ろうを用いたろう接）により互いに結合される。しかし、材料としては特殊鋼も使用され得る。ろうを備えたフィン、分離金属薄板、分配フィン、カバープレートおよびサイドバーは互いに重ねられ、次いで炉内でブレージングされて熱交換器ブロック１０ａもしくは１０ｂを形成する。熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂ上で、次いで管片６を備えるヘッダ７が溶接される。
【００５１】
図１および図２から分かるように、第１の熱交換器ブロック１０ａの第１のカバープレート５ａには、少なくとも１つの第１の成形部材１１が取り付けられている。この場合、好適には、長手方向に延び、かつ互いに平行に延びる多数の第１の成形部材１１が第１のカバープレート５ａに取り付けられている。これらの第１の成形部材１１は、ここではそれぞれ鉛直方向に延びている。同様に第２の熱交換器ブロック１０ｂの第２のカバープレート５ｂには、少なくとも１つの第２の成形部材１２が取り付けられている。この場合、ここでも好適には、長手方向に延び、かつ互いに対して平行に延びる多数の第２の成形部材１２が第２のカバープレート５ｂに取り付けられている。これらの第２の成形部材１２も、それぞれ鉛直方向に延びている。
【００５２】
両熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂを結合するためには、これらの熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂは、第１のカバープレート５ａと第２のカバープレート５ｂが互いに面していて、かつ互いに対して平行に延びているように配置されており、この場合、少なくとも１つの第１の成形部材と少なくとも１つの第２の成形部材とは、両カバープレートに対して平行（かつここでは鉛直方向に対して垂直方向に延びる）方向Ｒで互いに対峙し、これにより、少なくとも１つの中間室１５が形成されるようになっている。この中間室１５内では、長手方向に延びるエレメント１３が、隣接する成形部材１１，１２に対して摩擦結合式に、かつ好適には形状結合式に配置されている。
【００５３】
好適には、図２に示したように、多数の第１の成形部材１１および第２の成形部材１２が設けられている。この場合、好適には、隣り合うそれぞれ２つの第１の成形部材１１の間に１つの第２の成形部材１２が配置されていて、これにより各第２の成形部材１２と、（Ｒ方向の）両側で隣り合う第１の成形部材１１との間に、それぞれ１つの中間室１５が存在していて、この中間室１５内にそれぞれ１つの長手方向に延びるエレメント１３が、隣り合う成形部材１１，１２に対して摩擦結合式に、かつ好適には形状結合式にも配置され、この場合、摩擦結合式に、かつ特に形状結合式に、それぞれ隣接した第１の成形部材１１の切欠き１１０内と、各第２の成形部材１２の切欠き１２０内とに係合するので、両カバープレート５ａ，５ｂ、ひいては両熱交換器ブロック１０ａ，１０ｂが互いに対して取り付けられている。これにより特に、両ブロックが、両カバープレート５ａ，５ｂに対して垂直な方向で互いに離れるように運動され得ないことが達成される。
【００５４】
長手方向に延びるエレメント１３は、図２によれば、中空シリンダ状の壁部を有し、相応してそれぞれ１つの内室を画定する中空成形部材であってよい。相応して、切欠き１１０，１２０は、（ここではエレメント１３の鉛直方向もしくは長手方向軸線に対して垂直な）横断面で凹状（たとえばほぼ半円形）のキャビティとして形成されている。別の横断面対も同様に可能である。したがって、切欠き１１０，１２０は、図４に示すように、横断面で三角形に形成されていてもよく、この場合、中空成形部材１３は、横断面で相応して四角形（たとえば正方形または方形）に形成されている。さらに、成形部材１１，１２に形成される切欠きを省略する可能性もある。したがって、成形部材１１，１２は、たとえば平坦な面１１ａ，１２ａを有していて、したがってこれらの面１１ａ，１２ａの間で長手方向に延びるエレメントは、たとえば図５に示唆されているように、（たとえばこのエレメントの横断面の拡張により）純粋に摩擦結合式にアンカ固定することができる。図５には、中空成形部材１３の拡張された状態が破線により示唆されている。
【００５５】
両カバープレート５ａ，５ｂが、図２に示したように、上記で説明したように、互いに対峙して配置されている場合、エレメント１３は好適にはギャップを有して上述の中間室内に導入される。この場合、各エレメント１３と、隣接する両成形部材１１，１２との間で摩擦結合部および好適には形状結合部を形成するためには、各エレメント１３が変形させられる。図２は、所属する中間室１５内におけるギャップを伴うエレメント１３の配置（図２、上図）と、所属する中間室１５内におけるエレメント１３の、ギャップを有しない摩擦結合式かつ形状結合式の配置（図２、下図）との間のこの移行を概略的に示している。この場合、管１３の外径Ｄは、より大きな外径Ｄ’へと拡大している。
【００５６】
最後に図３は、各摩擦結合部もしくは摩擦兼形状結合部を形成するための、中空成形部材（たとえば、管）もしくはエレメント１３を拡張する可能性を示している。この場合、ギャップを伴って中間室１５内に配置された各中空成形部材１３の内室１３ａ内に、プローブ（Sonde）２０が導入される。プローブ２０は、特に環状に延びるフランジ２０ａでもって、成形部材１１，１２に端面側で載置し、この場合、プローブ２０の、フランジ２０ａから突出する区分２０ｂが、該当する中空成形部材１３の内室１３ａ内に突入する。プローブ２０のこの区分２０ｂは、その両端部において、それぞれ１つの環状に延びるシール２３（たとえばＯリングの形態）により、各中空成形部材１３の内室１３ａに対してシールされている。
【００５７】
液圧流体Ｆ、たとえば水またはオイルが、今、流入管路２４を介して、プローブに形成された通路２１内に吐出される。この通路２１は、プローブ２０の区分２０ｂの横方向の開口２２に開口しているので、流体Ｆは、各中空成形部材１３の内壁に圧力を加えることができる。これにより、各中空成形部材１３の、より大きな外径Ｄ’への拡張が生じる。この外径Ｄ’は、各中空成形部材１３を形状結合式に対応配置された中間室１５内に、もしくは切欠き１１０，１２０内にアンカ固定する。流体Ｆの加圧は、好適には、各中空成形部材１３が可塑的に変形して、これにより周囲を取り囲む成形部材１１，１２とのできるだけ良好な形状結合部を達成することができるように、実施される。
【符号の説明】
【００５８】
１  熱交換通路
２  分配フィン
３  ディスク、フィン
４  分離プレート
５ａ，５ｂ  カバープレート
６  管片
７  マニホールド、ヘッダ
８  サイドバー
９  流入または流出開口
１０ａ，１０ｂ  熱交換器ブロック
１１  第１の成形部材
１１ａ，１２ａ  外面
１１ｂ，１２ｂ  端面
１２  第２の成形部材
１３  長手方向に延びるエレメント
１３ａ  内室
１１０，１２０  切欠き
１５  中間室
２０  プローブ
２０ａ  区分
２０ｂ  フランジ
２１  通路
２２  横方向の開口
２３  シール
２４  管路
１００  プレート式熱交換器
Ｄ，Ｄ’  外径
Ｆ  液体（たとえば、水）
Ｒ  方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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